机理篇
上一篇呢，我们介绍了几种不同类型的再沸器。这一篇小编准备从循环、沸腾的机理来讨论再沸器内介质流动方式。这篇文章复习了一下《化工原理》，也翻译了一点鬼佬的作品。
循环
自然循环之所以能够产生是由于塔釜液体与加热管内两相介质的密度差。
液体从塔釜进入再沸器管箱，而后分配到换热管中。这一过程有阀门、孔板、大小头与管线等产生的阻力损失。由于存在一定的静液柱跟管线的热损失，一般来说，介质到达再沸器底部是过冷的。液体进入管束加热，起初，液体由过冷加热至饱和，这仅仅只是显热变化过程。接着饱和液体汽化，在管内形成两相流。
再沸器介质循环流率由推动力及阻力降决定。在规定的管路系统中，自然循环时，其为进再沸器塔釜釜液的函数；强制循环时，其为泵设计及操作所决定。
沸腾给热的机理
沸腾分为两种，一种是大容积沸腾，一种管内沸腾。加热壁面被沉浸在无强制对流的液体中所发生的沸腾现象叫做大容积沸腾。液体在一定压差作用下，以一定的流速流经加热管时所发生的沸腾现象，叫做管内沸腾，也称为强制对流沸腾。沸腾给热的主要特征是液体内部有气泡产生。而气泡产生的必要条件是内部蒸汽压必须等于外压与液层静压强之和，液体温度至少等于该蒸汽压对应的饱和温度。实际上，生成的微小气泡使得液体呈现凹面，为了弥补凹面引起的蒸汽压降低，液体温度必须高于相应的饱和温度，这也就需要存在液体过热。液体沸腾时气泡只能在粗糙加热面的若干点产生，这些点叫做汽化核心。粗糙表面的细小凹缝易于成为汽化核心。
如果加热面比较光滑，需要加大汽化度才能使气泡产生，而一旦气泡长大之后，就需要过热度，这样容易引起暴沸。暴沸后过热度消失，重新开始新相生成的孕育过程，周而复始，蒸发过程就会变得极为不平稳，这是要设法避免的。
与无相变对流给热一样，沸腾给热的热阻主要集中在紧贴加热表面的液体薄层内。沸腾过程中，气泡的生成和脱离对该薄层液体产生强烈地扰动，使得热阻大为降低，所以，沸腾给热的强度高于无相变对流给热。
液体的大容积饱和沸腾随温差△t（壁温与操作压强下液体的饱和温度之差）的变化分三种不同的情况：表面汽化、核状沸腾和膜状沸腾。核状沸腾给热系数大、壁温低，再沸器应该在这一状态下操作。
管内沸腾一般有两种机理：核状（nucleate）和对流（convective），核状池沸腾发生在加热面被大量液体包围的工况，成核发生在管壁。存在过热度才使得核状沸腾产生，为了维持核状沸腾，表面的气泡必须被一层过热液体所包围。如果与管壁接触的液体热量不足以维持气泡核状沸腾，热流就会通过液膜对流传热所移走，此时汽化发生在气泡核心的气液两相交界面。这通常就是热虹吸再沸器的主导的沸腾机理，特别是在环状流操作时。
流型
在热虹吸再沸器管内中存在着五种主要的流型：液体单相流、气泡流（bubbly flow）、液节流（slug flow）、环状流（annular flow）、雾状流（mist flow）。
a） 单相流
此时过冷液体被加热，这一区域的热量传递仅仅是显热，相对于沸腾传热，其传热系数较低。
b）气泡流
此时，气体作为小气泡分散在液体中。这一流型分为两种区域，过冷沸腾（subcooled boiling）区和“核状沸腾（nucleate boiling）区。在过冷沸腾区，气泡在加热表面形成，而管子中心的液体依然是过冷的。产生的气泡要么在管壁上就被冷却，要么脱离管壁后在大量液体中被冷却。在核状沸腾区，大量液体达到饱和态，管壁产生的气泡可以维持住。
c） 液节流
此时，气泡聚集形成气节（slugs of vapor），有些气节大到可以占据整个管子横截面，这是立式热虹吸再沸器占主导的流型。一旦沸腾发生，气泡的聚集速度非常快。液节加速快于液相，因此会在两相之间“滑动”。有些液体会因为重力作用下落，引起流体波动和阻力损失。虽然，每个管内都会发生这种短暂的现象，很多管子的共同作用就会在再沸器出口形成一个稳定的状态。
d）环状流
此时，液体成环状在沿管壁流动，气体在其内部以核心形状流动。气体剪切力拽着液体向上流动。热量以对流的形式从管壁移走，汽化发生在气液界面上。
e） 雾状流
此时，液体以液滴的形式分散在连续流动的气相中，管壁液膜消失，热量通过气泡传给液滴。由于气膜的传热系数很低，故而传热速度大为下降。金属壁温接近加热介质的温度，这可能会导致结垢、金属过热以及管板连接处断裂。雾状流应该尽量避免，再沸器汽化率过高时，雾状流可能发生。过渡到雾状流的过程也被称之为“干烧”。
设计应注意的地方
a） 雾状流和膜沸腾
通过限制最大热流量、确保足够的循环量来避免膜沸腾及雾状流。
b）管道长度
管道越短，压降越小，因此可以增加循环流量，减少出口汽化率和预热区长度。但是，越短越不经济，一般来说控制在8到10ft。
c） 管径
大管径可以减少阻力降，增加循环流量，减少出口汽化率，缩短预热段。常用1’’管子，在真空或者高粘度体系，常用更大的管子。
d）入口管线
入口管线管径选取通常根据再沸器管程总横截面积的25%~50%来选，入口管线阻力降高一些，可以防止过度循环，抑制振动，减小预热段长度。
e） 出口管线
出口管线管径选取通常是按其截面积不小于再沸器管程总截面积的原则来选取。出口管线阻力降过大可能引起振动，延长了预热段。管线内流速过快也会对塔入口不利。另外，垂直的出口管线转向水平进入塔时，流速应该保持在15ft/s以上，否则可能产生液节流。
f） 上封头和再沸器返回口
上封头和再沸器返回设计不恰当，可能降低再沸器能力。壳径到管径之间的过渡应该平稳，避免涡流和内部循环。
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